Определение влияния температурно-скоростных параметров деформации на структуру жаропрочного никелевого сплава
Автор: Абашев Д.Р., Бондарь В.С., Диковицкий П.О., Морозов С.В.
Статья в выпуске: 4, 2024 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются некоторые вопросы, связанные с возможностью прогнозирования структуры гранульных жаропрочных никелевых сплавов после горячей деформации, существенное влияние на которую оказывают температурно-скоростные условия деформации. Разработан метод прогнозирования структуры материала по возникающим в нем в процессе изотермической штамповки напряжениям и температурам. Для формирования требуемой структуры в гранулируемых жаропрочных никелевых сплавах (ЖНС) рационально использовать условия изотермической или близкой к ней деформации. Существенное влияние на размеры зерен при этом оказывают температурно-скоростные условия деформации, которые выбирают с учетом химического состава сплава и требуемой степени деформации. Для оценки структуры материала была определена зависимость, которая может быть получена: путем экспериментальных исследований образцов из материала ЖНС, путем проведения испытания на осадку с различными степенями деформации и замера размера γ′-фазы после испытания. Для определения степени влияния скорости деформации и температуры деформации на изменение структуры были проведены исследования микроструктуры образцов после испытания на осадку из ЖНС с определением размера γ′-фазы. Было выполнено исследование микроструктуры с увеличением 10 000 раз. Проведен анализ результатов исследований деформируемости и микроструктуры сплава ЖНС. По результатам проведенных исследований было установлено, что с увеличением температуры деформации отмечается укрупнение γ′-фазы как внутри, так и на границе зерен при всех скоростях деформации. При этом следует отметить, что малые скорости деформации при температурах выше 1100 °С приводят к значительному росту размера γ′-фазы. А также незначительное влияние температуры деформирования, начиная с 1100 °С при скоростях выше 0,017 с-1.
Жаропрочные никелевые сплавы, гранульные сплавы, функционально-градиентная структура, изотермическая штамповка, математическое моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/146283047
IDR: 146283047 | DOI: 10.15593/perm.mech/2024.4.01
Список литературы Определение влияния температурно-скоростных параметров деформации на структуру жаропрочного никелевого сплава
- Иноземцев, А.А. Газотурбинные двигатели. Часть 1 / А.А. Иноземцев, В.Л. Сандарский. – Пермь: Изд. ОАО «Авиадвигатель», 2006. – С. 599.
- Fatigue resistance of the grain size transition zone in a dual microstructure superalloy disk / T.P. Gabb [et al.] // International Journal of Fatigue. – 2011. – Vol. 33, no. 3. – P. 414–426.
- Каблов, Е.Н. Создание современных жаропрочных материалов и технологий их производств для авиационного двигателестроения / Е.Н. Каблов, Б.С. Ломберг, О.Г. Оспенникова // Крылья Родины. – 2012. – № 3–4. – С. 34.
- Влияние комбинированного нагружения на параметры штамповки плоских дисков в состоянии сверхпластичности / O.M. Смирнов [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 1997. – № 1. – С. 1.
- Исследования и разработка инновационных технологических процессов и интеллектуальных систем управления для изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД) / В.Л. Афонин [и др.]. – М.: ИМАШ, 2019. – 137 с.
- Кукса, Л.В. Исследования микромеханизма деформации сплава ЭП741П при различных температурах испытания / Л.В. Кукса, Е.Н. Рудницкий, О.Х. Фаткуллин // Металлургия гранул: сб. статей. – 1989. – Вып. 5. ВИЛС. – С. 265-271.
- Исследование материала заготовок дисков с переменной структурой из гранул жаропрочных никелевых сплавов, изготовленных по технологии прямого ГИП / Д.А. Егоров, Г.С. Гарибов, Н.М. Гриц, А.М. Казберович, Н.А. Рыжова // Технология легких сплавов. – 2014. – № 3.
- Исследование механизма формирования структуры при горячей деформации и термической обработке заготовок турбинных дисков из гранулированного сплава ЭП741НП / Д.Д. Ваулин, О.Н. Власова, Л.Д. Бер, Е.Б. Качанов, О.Г. Уколова // Технология легких сплавов. – 2009. – № 4.
- Lemsky, J. Assessment of NASA Dual Microstructure Heat Treatment Method Utilizing Ladish Super CoolerTM Cooling Technology / J. Lemsky // NASA/CR. – 2005-213574.
- Gayda, J. Dual Microstructure Heat Treatment of a Nickel-Base Disk Alloy / J. Gayda // NASA/TM – 2001-211168.
- Heat Treatment Technology for Production of Dual Microstructure Superalloy Disks / J. Gayda, T. Gabb, P. Kantzos, D. Furrer // NASA/TM. – 2002-211558.
- Furrer, D. Dual-Microstructure Heat Treatment. Advanced Materials and Processes / D. Furrer, J. Gayda. – July 2003. – Р. 36–39.
- Gayda, J. High Temperature Burst Testing of a Superalloy Disk with a Dual Microstructure / J. Gayda, P. Kantzos // NASA/TM. – 2004-212884.
- Lemsky, J. Assessment of NASA Dual Microstructure Heat Treatment Method for Multiple Forging Batch Heat Treatment / J. Lemsky // NASA/NV. – 2004-212950.
- Montero, R. NASA/P&W Dual Microstructure Heat Treat Program / R. Montero // NASA/TM. – 2004-213088.
- Кононов, С.А. Структура и свойства гранулированного сплава ЭП741НП, полученного по технологии, включающей горячее изостатическое прессование и обработку давлением / С.А. Кононов, А.С. Перевозов, Б.А. Колачев // Металлы. – 2007. – № 5. – С. 86–89.
- Волков, А.М. Образование и рост зерен в дисковых гранулируемых жаропрочных никелевых сплавах / А.М. Волков, А.В. Востриков // Новости Материаловедения. Наука и техника. – № 2. – 2017. – С. 3–11.
- Валитов, В.А. Исследование механизма формирования ультрамелкозернистой структуры дуплексного типа в никелевом сплаве при деформационно-термической обработке / В.А. Валитов // Материалы 10 Международной научно-инновационной молодежной конференции. – 2018. – С. 15–31.
- Валитов, В.А. Сверхпластичность жаропрочных никелевых сплавов с микро-, субмикро- и нанокристаллической структурой и перспективы ее использования для получения сложнопрофильных деталей / В.А. Валитов // Тяжелое машиностроение. – 2007. – № 4. – С. 23.
- Superplastic behavior of a powder metallurgy superalloy during isothermal compression / L. Tan, Y. Li, F. Liu [et al.] // J. of Materials Science & Technology. – 2019. – Vol. 35, no. 11. – P. 2591.
- Утяшев, Ф.З. Механика интенсивной пластической деформации в процессах измельчения зерен в суперсплавах / Ф.З. Утяшев, Р.Ю. Сухоруков // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. – 2022. – Т. 504. – С. 66.
- Влияние деформационно-термической обработки на микроструктуру и сверхпластические свойства порошкового никелевого сплава ЭП741НП / А.А. Ганеев, В.А. Валитов, М.И. Нагимов, В.М. Имаев // Письма о материалах 10 (1). – 2020. – С. 100–105.
- Влияние деформационно-термической обработки на формирование градиентной структуры и механических свойств в диске из гранульного никелевого сплава / А.А. Ганеев, В.А. Валитов, Ф.З. Утяшев, В.М. Имаев // Физика металлов и металловедение. – 2019. – Т. 120, № 4. – С. 442–448.
- Ганеев, А.А. Формирование ультрамелкозернистой структуры в никелевом сплаве ЭП741НП при горячей деформации в (γ+γ′)-области / А.А. Ганеев, В.А. Валитов // Письма о материалах. – 2015. – Т. 5(2). – С. 152–155.
- Волков, А.М. Влияние температурных режимов закалки на структуру и механические свойства дискового гранулируемого жаропрочного никелевого сплава / А.М. Волков, Г.С. Гарибов // Металлургия гранул. Композиционные материалы. – 2013. – № 2. – С. 51–56.
- Моделирование структурообразования в процессе горячей деформации заготовок деталей ГТД из жаропрочного никелевого сплава / И.А. Бурлаков, В.А. Валитов, А.А. Ганеев, Д.М. Забельян, С.В. Морозов, Р.Ю. Сухоруков, Ф.З. Утяшев // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2016. – № 1. – С. 94–101.
- Бурлаков, И.А. Автоматическая линия для изотермической раскатки заготовок дисков газотурбинных двигателей / И.А. Бурлаков, В.В. Морозов, С.В. Морозов // Заготовительные производства в машиностроении. – 2012. – № 5. – С. 26–28.
- Морозов, С.В. Методы расчета сил деформирования при раскатке дисков из жаропрочных сплавов на автоматической линии АЛРД-800. Труды международной научной конференции «Машины, технологии и материалы для современного машиностроения» / С.В. Морозов, В.В. Морозов. – М.: Изд-во «Институт компьютерных исследований», 2013. – С. 69.
- Кайбышев, О.А. Cверхпластичность, измельчение микроструктуры и обработка труднодеформируемых сплавов / О.А. Кайбышев, Ф.З. Утяшев. – М.: Наука, 2002. – 438 с.
- Утяшев, Ф.З. Термомеханические режимы получения ультрамелкозернистых структур в жаропрочных никелевых сплавах / Ф.З. Утяшев, В.А. Валитов // Технология легких сплавов. – 1989. – № 2. – С. 63–67.
- ГОСТ 25.503-97. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. – М.: Стандартинформ, 2005. – 25 с.
- ГОСТ 8817-82 (СТ СЭВ 2839-81). Металлы. Метод испытания на осадку. – М.: Издательство стандартов, 1987. – 3 с.